2023年度投资策略(第六部分):螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇(赛道篇)

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2023年度策略索引:

2023年度投资策略(第一部分):螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇(海外篇&宏观篇)

2023年度投资策略(第二部分):螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇(宏观篇) 

2023年度投资策略(第三部分):螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇(赛道篇)

2023年度投资策略(第四部分):螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇(赛道篇)

2023年度投资策略(第五部分):螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇(赛道篇) 

2023年度投资策略(第六部分):螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇(赛道篇) 

内容摘自:《2023年度投资策略:螺旋式复苏和外部衰退中寻找科技转型新机遇》

发布时间:2023/1/19

证券分析师:曲一平

证书编号:S1160522060001

联系人:陈然

4.11.国防军工五代机的时代已经全面到来

来源于2022-12-15发布的《大国飞机系列专题一:第五代战机爆发时代全面来临》曲一平/陈然

4.11.1 俄乌冲突中的制空权成为绝对因素

俄乌冲突以来,俄罗斯持续牢牢地掌握着制空权,整体在战场上摧毁了乌克兰空军主要力量:俄空军战机实际出勤仍然不高,掩护苏-34战斗轰炸机、苏-30SM和苏-25战机和攻击直升机。至于米-28、米-35和卡-52直升机,则负责打击乌军的军事设施和装备。在夺取制空权方面,如米-31BM和苏-35S等俄军战机在中空飞行,携带武装空对空导弹,或是空对空搭配反辐射导弹。

在俄乌冲突初期,俄空军以很大的优势率先实现制空,但是西方提供的先进防空系统让俄空军压力倍增,其在空中的优势在逐渐减弱。

在对乌克兰特别军事行动中,俄罗斯空天军出动SU-57战斗机,用于摧毁乌克兰防空系统。俄空天军为SU-57战斗机装备最新的KH-31PM反辐射导弹,这种导弹射程可达60公里,用来摧毁预警机和雷达等目标。苏57使用的是R-37M导弹,击落距离达到了217公里,成为人类空战中最远的战机击落记录。

4.11.2五代战机成为21世纪制空核心力量

以目前国际航空界公认的战斗机划代标准,4代机是指在20世纪70年代服役的具有高机动性、超视距空战能力的战斗机,例如美国的F-14、F-15、F-16、F/A-18等战斗机,俄罗斯的苏-27、米格-29等战斗机。5代机上个世纪末开始研制的具备超音速巡航、超机动和隐身性能以及超视距作战能力的先进战机。

例如俄罗斯苏-35、瑞典JAS-39、法国“阵风”以及欧洲联合研制的EF2000“台风”等战斗机。这些战斗机未采用隐身技术,不具备与隐身战斗机对抗的能力,被统称为4++代战斗机。

世界上已服役的5代机,只有4种:中国的歼-20、美国的F-22和F-35、俄罗斯的苏-57。

苏-57实际上并非全新一代机型(歼-20、F-22、F-35都是全新机型),为了节省设计、制造成本,它的机身(尤其后半部)结构基本上沿袭了苏-27系列。

F-35是多用途战斗机,而且是多平台共用战斗机,包括空军的陆基型F-35A;海军的舰载型F-35C,海军陆战队的垂直起降型F-35B。这就决定了空战性能不是F-35的主要指标。因此只有中国的歼-20、美国的F-22才是为制空权而制造的全新第五代战机。

美国的隐身技术领先全球,B-2到F-22,积累了丰富的经验。根据俄罗斯苏霍伊集团公布的苏-57战斗机性能,苏-57战斗机的雷达反射面积是0.4平方米。对比而言,美国的F-22A战机的雷达反射面积为0.01平方米,F-35战斗机的雷达反射面积为0.1平方米,我国歼-20战斗机的雷达反射面积也在0.1平方米以下。

4.11.3 五代战机成为全球扩军浪潮中重要一环:F22、F35为代表

全球在俄乌冲突后迎来扩军潮。德国联邦议会将以100亿欧元(约合人民币730亿元)的价格来购买美国军工巨头洛克希德·马丁公司生产的F-35战斗机做出决定。德国此次计划购买35架F-35隐形战斗机。瑞士国会(9月15日)最终通过购买36架美国洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)建造的F-35A 闪电II式(Lightning II)战斗机,仍然推动这项55亿美元军购案而不等待公投决定。

美国空军计划在10多年时间里一共采购1763架F-35A。美国海军陆战队计划采购353架F-35B,另外还要采购67架F-35C。美国海军一共计划采购273架F-35C。此外澳大利亚,以色列,日本,韩国,意大利,英国计划一共采购630架。

4.11.4 F22的诞生与特点

F-22战斗机的隐身性能、灵敏性、精确度和态势感知能力结合,组合其空对空和空对地作战能力,使得它成为当今世界综合性能最佳的战斗机。

F-22采用外倾双垂尾常规气动布局。技术标准(小反射外形、吸收无线电波材料、用无线电电子对抗器材,其中设计最小雷达反射面为0.01平方米左右)。在结构上使用热加工塑胶(12%)和人造纤维(10%)。使用复合材料(KM)的比例35%。

F119 发动机的喷口是世界上最为领先的成批生产的矢量喷管,使发动机推力能上下偏转20度,提高飞机的敏捷性。使f-22 滚转速率增加50%。

F119发动机的尾喷口可以上下偏转,从而改变喷气方向,使得飞机获得额外的控制力矩这就是所谓的推力矢量技术。

试验证明,推力矢量飞机能在迎角大于70°时实现可控飞行,从而可以实施一系列有实战意义的过失速机动动作,如赫布斯特机动、榔头机动、大迎角机头快速转向和大迎角侧滑倒转机动等。能做这种机动的飞机在交战时快速占据有利位置。

矢量发动机可以保证在飞机作低速、大攻角机动飞行而操纵舵面几近失效时利用推力矢量提供的额外操纵力矩来控制飞机机动。

F-22战斗机装备两台F119-PW-100低涵道比加力涡扇发动机,相对于上一代战斗机使用的发动机,F119在零件数量少40%的情况下仍然多输出22%的推力,并且采用了推力矢量技术,发动机喷口能在纵向偏转±20度,使F-22具备了极佳的机动性和短距起降性能。

F-22按TRW公司通用手册研制的整套综合无线电电子设备包括:中央数据综合处理系统;综合通讯、导航和识别系统ICNIA和包括无线电电子对抗系统的全套电子战设备INEWS;具高分辨力的雷达AN/APG-77和光电传感器系统EOSS,两个激光陀螺仪的超黄蜂LN-100F惯性导航系统(HHC)。

F-22搭载的雷达为带电子扫描的主动相位阵列雷达,包含了近2000块模组。F-22的航空电子系统采用“宝石柱”计划的系统构形研究成果和许多新技术。可更换模块(LRM)取代了外场可更换部件(LRU),各模块分别承担整个航电系统的一部份工作,最终实现各模块承担的工作与飞机执行任务协作。

 4.11.5.F22开启了五代机对于四代机绝对碾压

在整个与三代和四代机的对抗当中,F22取得了144:0的战绩。而对于第四代战机苏30,F22在对方尚未发现远距离实现侦察和率先攻击,第五代战机在技术领域获得了不可逾越的代际差。

4.11.6五代机量产的核心王牌-美国F35

美国是主要的购买国与资金提供者,英国、意大利、荷兰、加拿大、挪威、丹麦、澳大利亚和土耳其提供了43.75亿美元经费。总开发经费将超过400亿美元,主要由美国买单,购买2400架战斗机预计将另外花费美国2000亿美元。主要参与国计划在2035年前取得超过3100架F-35。F-35型战斗机此后30年将会突破6000架,使F-35成为全球数量最多五代战斗机之一。F35虽然具备低可探测性,复杂一体化电子控制系统,多用途性,通用性,但实际来看诸多方面都落后于F22战机。

F-22A携带两倍于F35的空对空导弹,在战斗中,F-22A 的飞行速度和高度两倍于 F-35A 。F-22可以控制两倍的区域,可以完成两架 F-35A任务,有着更高性能。美国f22战机的成本大概在3.8亿美元左右,对比下F-35战斗机的生产成本仅有8200万美元左右

盖洛威机构分析,由于F-35在战斗中,需要强制加速或减速,实际耗费的油量更多,自然降低了作战航程,因此实际航程只有500公里。载弹量方面,F35C达到的7,710 kg,这一载弹量几乎可以作为轰炸机使用,可以看出F35在设计之初就是多用途战斗机,而非夺取制空权的主要武器。

F135系列发动机最在1986年的DARPA项目中被提出,地面试验机F100-229-Plus使用了F119-PW-100发动机的第一级风扇作为提升风扇,采用了F100-PW-220的发动机风扇和核心机,采用了F100-PW-229的较大的低压涡轮。长约5.59米,直径1.17米。F135发动机具有极高的涵道比,装备于F-22的F119-PW-100涵道比只有0.3,F35装备的F135则达到了0.57。

目前世界推重比超过10的一级涡扇发动机系列只有美国的F119和F135系列以及俄罗斯AL-41系列正式投入使用。STOVL型F135-PW-600为了满足垂直起降要求,设计了升力风扇+发动机喷管下偏+调姿喷管的垂直起降动力方案。

F-35有四大关键航空电子系统——诺思罗普·格鲁曼公司的AN/APG-81有源相控阵雷达和光电分布孔径系统(EODAS)、英航宇系统公司的综合电子战系统及洛-马公司的光电瞄准系统(EOTS)。  

其中EODAS由分布在F-35机身的6套光电探测装置组成,可实现360°的环视视场,图像投射到头盔面罩上,使飞行员能通过自己的眼睛,“穿透”各种障碍看到广域外景图像。

EOTS则是一个高性能的、轻型多功能系统,包括一个第3代凝视型前视红外(FLIR)系统。 EOTS还具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示、测距和激光点跟踪功能。 AN/AGP-81型雷达的探测距离近现有雷达探测距离的三倍,向飞行员提供超高分辨率的合成孔径雷达图像。

4.12. 超材料在军事领域应用前景广阔

来源于2023-1-9发布的《光启技术(002625)深度研究:超材料尖端军品核心供应商,业绩进入爆发期》 曲一平\陈然

4.12.1超材料的诞生和应用

2001年,美国史密斯教授制造出世界上第一个负折射率的超材料样品,证明了负折射现象。2002年底,麻省理工孔金瓯教授证明“左手”材料存在的合理性“导向介质”,2006年,史密斯教授制造“隐身大衣”2009年出现了宽频带的隐身衣。2010年科学家发现了电磁黑洞。

电磁黑洞是一种能够捕捉电磁波的电磁超材料,能引导电磁波在壳层内螺旋式地行进,直至被有耗内核完全吸收,大幅提高红外信号探测能力,因而在飞机、导弹、舰船、卫星等方面获得广泛的应用。

目前,美国国防部专门启动超材料的研究计划,美国最大的6家半导体公司英特尔AMDIBM等成立联合基金资助。欧盟组织50多位科学家聚焦这一领域的研究,给予高额的经费支持。日本在有两个超材料技术研究项目,每个项目约为30亿日元。我国政府分别在863计划、973计划立项支持。在电磁黑洞、超材料隐身技术介质基超材料,以及声波负折射等基础研究方面取得原创性成果。

4.12.2.隐身材料在现代战争中不可或缺,战机为主要应用领域

隐身技术是现代电子对抗中重要环节,常见的有外形隐身、结构隐身、材料隐身等类型,用于降低被光学、声学、雷达、红外等侦测手段探测到的风险。

4.12.3.战机材料隐身主要重点研究方向

战机主要面对的雷达和红外探测,机身可反射雷达波,热辐射主要产生于发动机、发动机喷口、排气气流、机体蒙皮等。战机使用更高性能的隐身材料具有较高的性价比优势。全球主要强国的战机均配备隐身材料,如美国F35、F22、B2,俄罗斯苏57等。

4.12.4.超材料潜在国内市场规模预测

根据日本国防白皮书对于中国飞机数量统计,目前四代加五代战机总数预计1270架(其中苏系SU27、SU30、Su35占比30%,其余J10、J15、J16等四代机占比65%,J20第五代战机正在快速列装)。

在第五代战机方面,超材料主要应用在已列装的和尚未列装多种机型上,超材料将是五代战机独享的核心机体结构件材料。

参考美国国防部发布的中国军力报告,预计已列装的第五代战机的2025年8个飞行旅年新增,并在2030年达11个飞行旅年新增规模。尚未列装的第五代装备预计在2023年以每年2个飞行旅数量增加,至2027年以后保持着5个飞行旅新增。根据美国国防部公布的第五代战机F22机体结构件成本占比19%,超材料在结构件中占比从5%升至9%以上,超材料在五代战机中市场需求增速在未来3年分别为150%、60%、46%,市场规模分别为6.2亿、10亿、16亿。

美国在《2022中国军力报告》强调2025年,解放军中\近程弹道导弹数量至少在2800枚以上,未来10年的新增年复合增速达50%以上。根据美国国防部预测单枚导弹为0.2亿,根据洛克希德马丁公司预测超材料在成本占比从3%逐步提升,预计2022-2024导弹超材料市场需求分别为1.5亿、2亿、4.7亿,增速分别为38%、45%、57%。

因此预测整体增长需求下,我国飞机和导弹超材料需求将从2022年的8.3亿提至2024年的20.7亿以上,超材料市场2022-2024年增长率分别为116%、61%、53%。

4.13.航天航空领域碳纤维发展全面崛起

来源于2023-1-9发布的《中简科技(300777)深度报告:碳纤维军民航空航天应用需求长期高增长》 曲一平\陈然

4.13.1碳纤维在西方战机领域开始大规模应用

东丽公司高性能碳纤维供应商产量世界首位。与日本东邦和三菱人造丝生产世界70%以上军用碳纤维,Akzo和Zoltek为代表美国公司,把持着中高端碳纤维市场的主要份额。沈阳飞机设计研究所与北京航空材料研究院,在“十五”期间,展开大丝束碳纤维复合材料研究,在T700品类上,国产高端碳纤维和日本东丽T700对比并未有明显差距。

在战斗机和直升机上,碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构特种功能部件。 将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮,起到了明显减重,提高了抗疲劳、耐腐蚀。

在1986年首飞的美国F-15ECFRP比例为2%,铝合金比例高达49%。21世纪初列装的美国F-22猛禽第五代战斗机中,铝合金含量降至16%,而CFRP比例达24%。

除了美国军用战斗机以外,欧洲战斗机、运输机、海洋巡逻机、无人机等国防机型大量采用的碳纤维复合材料。

美国B-2隐形战略轰炸机隐身或最小化雷达横截面是采用CFRP的主要驱动因素,石墨纤维含碳量99%以上,更优异信号屏蔽性能等,因此B-2隐形轰战机采用碳纤维为高强高模型石墨纤维。

由于复合材料的密度低于金属,机身体积分数相当大,据估计美国B-2隐形轰战机复合材料用量可能超过60%。

F-22机身使用的是T-1000级碳纤维,机身构成是:42%钛合金,23%复合材料,15%铝合金,20%其它。目前国产T1000级碳纤维复丝强度、断裂伸长率均稍低于进口T1000,拉伸模量与进口T1000相当。目前我国第5代战机 碳纤维使用比例 27%,相比之下第三代战斗机 10%,中国碳纤维已经逐渐追上海外先进水平。

4.13.2碳纤维民用航空新增量-C919为例

民用飞机A380飞机25%重量的部件由复合材料制造,22%为碳纤维增强塑料(CFRP),国产大飞机C919复合材料也成为关键性材料,应用达到了12%,C919对标国外737和A320,C919在复合材料、钛合金材料的应用比例显著提升,优势明显。

C919机头、大翼、缝翼、进气道等结构采用了铝合金,前机身和中、后机身采用第三代铝锂合金,雷达罩、短舱、舵面、尾翼、机身后压力隔框、机身尾椎、小翼、翼身整流罩等结构采用复合材料。

先进复合材料具有高比刚度、高比强度、性能可设计、抗疲劳性和耐腐蚀性等优点,C919是首个使用T800级民机型号。增强纤维为T800碳纤维,拉伸强度和拉伸模量较T300提高50%。C919国产大型飞机已经获得32家用户的超1000架订单。

中国航空工业集团有限公司的《2022~2041年民用飞机中国市场预测年报》发布了未来20年民用飞机预测。预计2022~2041年间,中国需补充各型民用客机7035架,宽体干线飞机1396架,窄体干线飞机5130架,支线客机509架。

4.13.3碳纤维在导弹领域发展史

碳纤维复合材料的发展推动了航天整体技术的发展。碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体和发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力件上,碳纤维复合材料成为航天飞行器结构应用范围最广、技术成熟度最高的材料。

碳纤维复合材料在导弹弹头、弹体、发动机壳体以及卫星的主承力件上应用,如美国三叉戟-2导弹、战斧式巡航导弹、大力神-4火箭、日本的M-5火箭等发动机壳体。

我国各类战略和战术导弹上采用碳纤维作为发动机喷管、整流罩防热材料。碳纤维与芳纶相比,刚度和强度可以提高80%和30%,壳体重量再一次下降30%,碳纤维壳体热膨胀系数小,发动机尺寸稳定,提高发动机工作可靠性,碳纤维还具备雷达吸波能力,提高导弹隐身性能,增强导弹突防能力。

4.13.4碳纤维卫星、航天飞机及载人飞船领域应用

高模量碳纤维质轻,刚性,尺寸稳定性和导热性好,应用于人造卫星结构体、太阳能电池板和天线中。碳纤维蜂窝夹层结构具有高强度、高刚度的优异性能。用复合材料制成的结构件占卫星结构的80~85%。卫星结构质量不断减小,占卫星总质量的百分数,由原来大于15%下降到6%~7%,获得结构效益和经济效益。

2021年,世界航天呈现蓬勃发展。全年航天发射活动创历史新高,各领域不断取得突破,进入空间、利用空间、探索空间能力持续提升。2021年,全球共实施146次发射任务,为1957年以来最高发射次数;发射航天器总数量1846个,创历史新高,总质量777.70吨,为航天飞机退役以来的最大值。

2021年我国全年共执行55次发射任务,居世界首位,发射航天器总质量再创新高,达到191.19吨,同比增长85.5%。作为我国航天科技工业的主导力量。2021年,航天科技集团长征系列运载火箭完成48次发射任务,在2022年56次发射中再创新高。

4.13.5中国航天和航空碳纤维潜在市场规模评估

根据日本国防白皮书对于中国飞机数量统计,目前四代加五代战机总数预计1270架。在过去6年中,中国空军接装的先进战斗机数量就已经超过了700架,平均每年接装一百架以上战斗机。

参考美国国防部发布的中国军力报告,预计2022年对于第五代战机的生产达到是72架,至2025年达到12个飞行旅总体规模,未来我国空军军机每年新增数量有望从目前172架增加至2025年的260架以上。

至2025年使用碳纤维的四代以上战机数量达到1000架,至2030年装备数量达到接近2500架。根据美国国防部披露的F22碳纤维占机体比重24%以上,假设国产战机碳纤维占比目前为28%,未来至32%以上,飞机碳纤维需求将从480吨提升至2025年800吨以上。以每吨ZT7碳纤维300万元每吨计算,军用航空碳纤维需求达到14.4亿市场规模,2025年提升至25亿市场规模,至2030年提升至30亿以上。

假设航天应用方面主要由导弹和卫星需求构成,根据美国国防部预计,军用导弹单发使用碳纤维0.8吨,中国军用导弹每年新增装配量从2021年的30发至2025年至90发,至2030年达到140发以上。

假设中国卫星火箭发射量则从目前60颗每年增加至2025年每年达到70颗以上,至2030年达到每年90颗以上,根据中科院的预计,卫星火箭发射每枚碳纤维需求量为0.5吨(主要应用在卫星上),航天部分碳纤维需求将会从目前2.7亿到2030年上升至接近5亿。

目前我国民用客机方面目前主要以C919的已有的1015架订单为主,中国商飞预计2025年年产量达到36架,在2030年年产量达到96架以上,以碳纤维在民用客机机体占比12%-13%计算,民用客机碳纤维需求有望在2025年达到260吨、2030年达到750吨。根据百川盈孚数据,T300价格假设为100万每吨,民用碳纤维需求从2022年的4.3亿升至2025年的26亿以上。

叠加军用和民用航空及航天碳纤维市场需求将从2022年的20.5亿提升至2024年的42.2亿以上,航天航空级碳纤维市场的2022-2024年增长率分别为98%、66%、24%。

4.14.无人机正成为现代制空的作战主体

来源于2022-8-24发布的《策略专题:大国重器专题无人机产业链打造国防军工新一极》 曲一平\陈然

4.14.1无人机发展历程:从“战场配角”到“作战主体”

在过去的100年里,无人机战场地位也逐渐从“战场配角”发展“作战主体”,其发展历史大致分为起步阶段、使用阶段、发展阶段三个阶段。20世纪80年代至今,无人机优势包括集成化、高度智能化、向隐身、高空、高速、长航时发展得到全面应用。

4.14.2海外:美国领先,其余国家各有所长

目前全球军用无人机种类繁多,其功能、尺寸、重量不尽相同。包括美国、中国、土耳其、伊朗、以色列等国的军用无人机技术处于第一阵营,广泛服役于各国国防军队体系。

美国作为头号军事强国,无人机技术领先。侦察无人机方面,美军RQ-4“全球鹰”无人机世界上飞行时间最长、距离最远、高度最高的无人机;攻击机方面,X-47B航母起降;察打一体方面,2001年生产的MQ-9“死神”的各项指标已遥遥领先世界,最新复仇者-ER无人机改用喷气式发动机,速度、航程等指标进一步升级。

4.14.3中国军用无人机市场未来规模预测

根据前瞻研究预测,无人机全球市场稳步提升,2025年国内市场规模突破500亿元。根据中无人机招股说明书:蒂尔集团预测预计2028年达到147.98亿美元。我国军用无人机性价比优势,中东地区和亚太地区是主要出口国。 2000-2020年中国无人机在全球份额达到17%,位列第三,合计出口394架。“翼龙”、“彩虹”系列无人机仍是热销产品,合计出口366架,占国产无人机总出口量的92%。

我国国防预算稳定增长,结构上向装备采购费倾斜。我国国防军费在GDP中的占比处于低位,中美军用无人机品类和规模上仍有较大差距。根据航天彩虹披露信息,我国军用无人机预计2025年市场规模突破500亿元,年均复合增长率达到23%。

4.14.4无人机性能提升,向体系化、智能化发展

人工智能、飞控导航、网络通信等技术的发展,使无人机能够执行更多任务,从美军MQ-1、MQ-9、复仇者-ER三代察打一体无人机看,动力系统全面升级,由涡轮增压发动机升级至喷气式发动机,相应性能参数亦大幅提升,最大速度由220km/h提升至740km/h,最大航程由3704km提升至13000km。

无人僚机成未来战略部署。无人僚机是可与载人作战飞机密集编队、高效协同、遂行制空作战、防空压制、空中护航等作战任务的无人机系统,其主要优势一方面在于低成本,;另一方面在于操作便捷,无人僚机可从战场前线的分散地点进行发射和回收,不受机场限制,提高快速部署能力和突防能力。

无人机蜂群进入项目验证阶段。无人机“蜂群”作战概念,其核心理念是将无人机通过网络化协同,形成战场中传感器和打击武器的数量优势,并利用该优势消耗敌防空弹药,瘫痪敌防空体系,执行渗透侦察、诱骗干扰、饱和攻击、有/无人协同作战等作战任务。

有人机与无人机混合编队协同作战成为未来空战重要形式。在该模式中,有人机是中央指挥,而无人机直接接受有人机的指挥和控制,并进行战场态势感知、目标打击等。

中美俄重型无人机争锋激烈。重型无人机具备载弹量多,防御能力强的优势,且具备一定抗干扰能力,能够有效应对体系完备、强大严密的防空力量。同时重型无人机滞空时间长,作战半径大,能为军队提供长程打击和完成侦察任务的能力。当前中国、美国、俄罗斯均大力发展重型无人机,我国攻击-11重型无人机于2019年国庆阅兵首次亮相,未来有望在我军中承担制空突击、压制防空等作战任务。

4.14.5无人机飞行平台产业链

无人机制造产业链分布面广、涉及领域多,上游为原材料及结构件,中游为动力装置和分系统,下游为整机制造。从竞争格局来看:1)上游:高端原材料产品需求旺盛竞争格局稳定,结构件加工行业壁垒低,竞争激烈;2)中游:动力系统、地面系统、飞控导航系统附加值较高;3)下游:整机制造商位于产业链核心位置。

4.14.6 无人机动力系统

航空发动机从结构上可分为活塞式与涡轮式,1)涡喷发动机:高速度+高油耗主要用于部分尚未退役的军用二代战机;2)涡扇发动机:高速度+中等油耗,是数客机及军机的主要动力类型;3)涡桨发动机:油耗低、多用于低速运输机、轻型飞机及加油机等;4)涡轴发动机:功率大主要用作直升机的动力。

涡扇发动机推进效率较高,是当前主流发展方向。动力来源于风扇推力(主要来源)高温高压气体向外喷出,推进效率较高。

无人机在军事领域的应用趋势出发,活塞发动机对于无人机性能的局限性较大,而推力更大、耗油率低、高空性能好的涡扇发动机有望占有越来越重要的地位。2018年,AEF50E涡扇发动机、AEP50E涡桨发动机、AEF20E涡喷发动机等3款可用于无人机的发动机首次亮相,标志着国产小型涡轮式发动机发展步入快车道。

航发动力是国内唯一能够研制涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞等全谱系军用航空发动机的企业。自主研制航空发动机产品的少数企业之一。航发动力主要业务分为三类:航空发动机及衍生产品业务、外贸出口转包业务、非航空产品及其他业务。

例如例如航宇科技从事航空难变形金属材料环形锻件产品主要应用于先进军用航空发动机、国内外新一代商用航空发动机,主要产品为航空发动机环形锻件。参与了多个预研和在研型号发动机环形锻件的同步研制,应用在长江系列国产商用航空发动机、航空发动机 GE9X 、窄体客机领域LEAP 发动机。

例如航空锻造件龙头中航重机重点聚焦军工行业,在航空锻造领域具龙头地位。聚焦于航空飞机及发动机所需的锻件产品,在飞机和发动机锻件两个领域并重,产品品类齐全。在整体模锻件、特大型钛合金锻件、难变形高温合金锻件、环形锻件精密轧制、等温精锻件、理化检测等方面的技术居国内领先。

无人机活塞发动机商宗申航发,产品以200HP以下航空活塞发动机为主,。C115HT发动机、C145HT发动机、航空变距螺旋桨等产品已在多型无人机和多款自旋翼有人机上使用,填补了国产航空活塞发动机空白。宗申航发公司已成功研发小型重油航空活塞发动机,自主研发的电动变距桨广泛应用于军用无人机及通航轻型飞机,已在多款无人机上完成产品验证。

零部件方面爱乐达从事飞机零部件及发动机零件的生产。其中业务领域以无人机大部件装配为基础,完成其复杂中心段部件装配外,机身段整体交付。此外产品涉及中航工业下属企业的多种机型,以及中国商飞C919/ARJ21 ,波音B737/B747-8/B767/B787-9、空客A320/A340/A350、以色列G280公务机等机型。

4.14.7 无人机整机制造

军用无人机整机生产由航天集团等军工国企主导,部分民参军企业协同参与。在中大型无人机制造中无人机航天彩虹均处于国内领先地位,在军贸市场及国内市场均品牌效应;在中小型无人机制造领域,航天电子背靠航天工业集团具技术优势和渠道优势。民参军企业主要为军工科研单位提供武器装备配套产品及服务。

例如国内大型固定翼无人机翘楚中无人机主要产品为翼龙系列无人机系统,产品包括翼龙-1、翼龙-1D、翼龙-2等,具备长航时、全自主多种控制模式、多种复合侦察手段、多种载荷武器集成、精确侦察与打击能力和全面灵活的支持保障能力。

根据(SIPRI)统计,2010年至2020年间,翼龙系列无人机军贸出口订单累计数量位列国内第一,2021年5月美国航空周刊(AVIATION WEEK)报道,翼龙系列无人机全球第二,是军贸无人机出口主力机型。

再如航天彩虹无人机主业依托十一院空气动力技术传统优势,“远、中、近”程相衔接的无人机产品体系,包括彩虹-6大型双发高速多用途无人机、彩虹-7隐身无人机、彩虹-10无人倾转旋翼机、彩虹-101无人自转旋翼机、彩虹-817微型攻击无人机、智能集群无人机系统以及巡飞弹等有国际领先水平、填补国内空白的系统。

航天电子业务涉及无人装备、物联网、惯性导航、遥测遥控、集成电路、机电组件、电线电缆等七大板块。无人机子公司航天飞鸿主营收入为7.80亿元,“飞鸿”无人机品牌处于高研发投入的快速成长期。在“十四五”开局之年,航天电子生产的飞鸿98大商载无人运输系统完成从陕西至宁夏航线的首次飞行任务,验证了飞鸿98无人运输系统实际运营任务执行能力,,为飞鸿98大商载无人运输系统产业化生产和销售创造了条件;.

腾盾股份主要从事以高端无人飞行器为代表的智能装备的全寿命期运维、全价值链经营和全产业链发展。腾盾股份主要拥有TA-扑天雕多用途长航时无人机系统、TB-双尾蝎多用途空中长航时无人机系统、HA-没羽箭多用途无人直升机系统及HB-小李广无人直升机系统等。

再如天宇长鹰曾为长鹰信质的子公司,天宇长鹰主要业务为专业级无人机,其中长鹰无人机是国内海军最早装备的无人侦察机产品,在研型号也是国内和国际军方强需求产品;天宇长鹰产品分为军品和外贸两部分。军用无人机主要为BZK-005系列,主要用于部队中远程侦察任务。掌握导航、飞控、气动、结构、电器、火控等关键设计。

如海鹰航空是中国航天科工集团有限公司唯一的无人机总体单位和无人机产业平台,重点负责无人机预研创新以及无人机产品。主营业务为军用无人机、靶机、民用无人机以及无人机商业运营服务,在高空高速、察打一体、飞翼布局等中高端无人机研制与应用方面处于国内领先水平。

海鹰航空目前主营产品包括WJ-700“猎鹰”察打一体无人机系统、“天鹰”无人机、HW-350小型长航时无人机、WJ010小型电驱动无人机以及WJ-100小型多用途无人机。

4.14.8 无人机配套装备-孔径雷达、光电吊舱、通信导航、飞行控制

合成孔径雷达(SAR)是一种脉冲雷达技术,其工作原理为使用小天线作为辐射单元,此单元沿一直线不断移动,在不同位置接收同一地物的回波信号进行相关解调压缩处理。

SAR具有高分辨率、远探测距离、广探测范围以及不受云雾雨雪遮挡等优势,技术的应用也由原先的条带成像、聚束成像扩展,具体而言即广泛应用于城建勘测、农业普查、海洋监测和立体测绘等方面。国内无人机孔径雷达企业例如:中国电子科技集团、天津萨瑞德、中科宇达等。

光电吊舱是飞行器在空中完成对目标的探测和跟踪任务时配备的硬件系统,通常由机载稳定平台和探测设备组成。国内无人机光电吊舱企业例如:伊贝基科技、大立科技、武汉天进科技、航天数维。

无人机通信系统主要分为三大部分:地面站、飞控以及无线通信链路。链路系统是重要组成部分,建立一个空地双向数据传输通道,完成地面控制站对无人机遥控、遥测和任务信息传输。

地面控制站和无人机的通信链路也称有效载荷通信(CNPC)链路,对于无人机的生存能力至关重要。造成无人机坠毁的最常见故障是飞机与地面站之间的通信中断。提出蜂窝连接的无人机。无人机将作为新的空中用户集成到蜂窝网络中,实现各种各样的新应用。

无人机的发展始终秉持无人机由人使用,人是无人机的“主人”,无人机必须听从人的管控。无人机自我独立权限由人随时进行设置,标准的无人机应有3个工作模态,人通过制定规则管控无人机,按规则和策略自主(自动)生成控制指令控制飞机的飞行。

建议关注国内无人机飞行控制系统企业例如广为海洋、麦克普特、威海广泰、大疆、华科尔等。

5.风险提示

1、俄乌冲突影响进一步加剧风险

2、美联储升息缩表超预期风险

3、国内货币政策重新收紧风险

一般声明:


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